[发明专利]一种基于3D打印技术的复杂铜水套及其浇铸成型工艺

说明书

本发明公开了一种基于3D打印技术的复杂铜水套及其浇铸成型工艺，涉及铜水套铸造的技术领域，包括换热铜管、定位结构、限位结构及铜铸基体，其中：所述换热铜管由一整根紫铜管经火焰加热后折弯而成，所述紫铜管的中间段折弯成螺旋形加S型的组合结构，所述紫铜管的左侧段折弯成∩型结构，所述换热铜管的两端口分别作为进水口和出水口，所述紫铜管的右侧段折弯成“Γ”型结构，所述换热铜管通过一对定位结构及若干限位结构预埋于用来铸造铜铸基体的浇铸模具内。此外，浇铸模具的上模采用3D打印技术制得铜水套迎火面的砂芯，一次成型，减少机械加工的难度。综上，本发明中的铜水套中的换热管不存在变形、定位准确，铜水套的内部组织致密。

技术领域

本发明涉及铜水套铸造的技术领域，具体涉及一种基于3D打印技术的复杂铜水套及其浇铸成型工艺。

背景技术

关键部位铜水套安装在炉窑高热流区域，并进行降温冷却保护，可使高温熔渣稳定凝结在其表面形成保护层，减少熔渣对水套的冲刷侵蚀。铜水套在高温、高冲刷和高侵蚀的恶劣工况下工作，要具备良好的导热性、抗氧化性、耐热冲击等综合特性，对炉体使用寿命至关重要。为加快推进关键部位铜水套国产化工作的顺利完成，保证铜水套质量的可靠性和稳定性，将对部分铜水套采用3D打印砂芯的铸造工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于3D打印技术的复杂铜水套及其浇铸成型工艺，以解决现有技术中导致的上述缺陷。

一种基于3D打印技术的复杂铜水套，包括换热铜管、定位结构、限位结构及铜铸基体，其中：所述换热铜管由一整根紫铜管经火焰加热后折弯而成，所述紫铜管的中间段折弯成螺旋形加S型的组合结构，所述紫铜管的左侧段折弯成∩型结构，所述换热铜管的两端口分别作为进水口和出水口，所述紫铜管的右侧段折弯成“Γ”型结构，所述换热铜管通过一对定位结构及若干限位结构预埋于用来铸造铜铸基体的浇铸模具内。

优选的，所述定位结构分布于换热铜管的前侧，所述定位结构包括定位条及定位片，所述定位条竖直设置并抵靠于换热铜管的前侧，所述定位片为U型结构并连接于定位条的后侧，所述换热铜管的中间段卡放于定位条与定位片之间。

优选的，所述限位结构分布于换热铜管的前后两侧，所述限位结构包括连接箍一及连接箍二，所述连接箍一与连接箍二均由铜段折弯成拱桥型结构，所述连接箍一与连接箍二之间通过一对连接螺栓相连接，所述连接箍一的中间垂直连接有限位螺杆，所述换热铜管的各段对应卡放于连接箍一与连接箍二之间。

这种基于3D打印技术的复杂铜水套，包括以下浇铸成型工艺步骤：

步骤1：通过金属滚花机在换热铜管的外表面做滚花处理；

步骤2：通过人工手持喷火枪分别对换热铜管上的各个折弯部位进行火焰加热并及时完成折弯处理；

步骤3：通过人工将换热铜管转移到用来浇铸铜铸基体的浇铸模具内，再通过人工在换热铜管的中间段对称装配上一对定位结构，再在换热铜管的前后两侧对应装配上若干限位结构；

步骤4：加热Cu≥99.95％的高纯度铜，制作铜液，将铜液做脱氧处理，将铜液温度控制在1125℃～1130℃注入到模具内，等待自然冷却成型；

步骤5：为了进一步验证工艺的合理性，采用破坏性切割试验，沿其纵向分多层面解剖铜水套。

优选的，在步骤3中，所述定位条的下端部及限位螺杆的外伸端均预埋于浇铸模具的下模上。

优选的，在步骤3中，所述浇铸模具的上模采用3D打印技术制得铜水套迎火面的砂芯。

优选的，在步骤4中，采用躺做立浇工艺方案且采用开放式底注浇铸系统，另加阶梯式浇道，∑直浇道：∑槽浇道：∑内浇道＝1：2：4。

与现有技术相比，本发明中的基于3D打印技术的复杂铜水套具有以下优点：铜水套中的换热管不存在变形、定位准确，铜水套的内部组织致密。